ACOUSTIC CHARACTERISTICS OF RESPIRATORY NOISES IN CHILDREN WITH BRONCHOPULMONARY DYSPLASIA
ACOUSTIC CHARACTERISTICS OF RESPIRATORY NOISES IN CHILDREN WITH BRONCHOPULMONARY DYSPLASIA
Abstract
The article presents data on the evaluation of respiratory pattern in children with bronchopulmonary dysplasia (BPD) by computerized bronchophonography (CBP). The method is based on computer analysis of various characteristics of respiratory noises. Diagnostic capabilities of the method are relevant for objective assessment of ventilation disorders and monitoring of therapy of bronchoobstructive syndrome in children with BPD. Eighty-one children aged from 3 months to 3 years with the diagnosis of BPD were examined. The results of CBP showed that in children with clinical symptoms of bronchial obstruction, the acoustic respiratory work parameters ranged from 4.007 to 8.708 μJ. The identified changes in the high-frequency spectrum make it possible to reflect the presence of bronchial obstruction, to estimate its severity, to conduct dynamic monitoring, and to assess the effectiveness of therapy.
1. Введение
Бронхолегочная дисплазия (БЛД) является одним из наиболее частых хронических заболеваний легких у новорожденных детей на первом году жизни . Известно, что БЛД способствует развитию хронических заболеваний легких с синдромом рецидивирующей бронхиальной обструкции и возможным формированием хронической обструктивной болезни легких , .
Известно, что важную роль в клинической картине периодов обострений БЛД играют бронхоспазм и гиперсекреция слизи, которые лежат в основе бронхообструктивного синдрома (БОС), что требует динамичного контроля функции дыхания, как на момент обострения заболевания, так и в период ремиссии. Диагностика рецидивирующих и хронических заболеваний органов дыхания у детей раннего возраста имеет объективные трудности, связанные с невозможностью полноценного исследования вентиляционной функции. В последние годы в педиатрическую практику внедрен метод компьютерной бронхофонографии (КБФГ). Данная неинвазивная методика не требует дорогостоящего оборудования, кооперации с пациентом и легко интерпретируется . Данное исследование является методом оценки регистрации звуковых феноменов, возникающих при дыхании, с последующим анализом и математической обработкой паттерна дыхания, основанным на анализе амплитудно-частотных характеристик спектра дыхательных шумов (АКРД – акустического компонента работы дыхания). Простота и неинвазивность КБФГ, проведение обследования при спокойном дыхании ребенка позволяют применять данную методику у детей с первых дней жизни . Однако до настоящего времени имеющиеся в литературе сведения по применению данного метода диагностики малочисленны и противоречивы. В связи с этим целью нашего исследования явилось оценить функцию внешнего дыхания у пациентов с бронхолегочной дисплазией.
2. Методы и принципы исследования
В период 2022-2023 гг. обследован 81 ребенок в возрасте от 3 месяцев до 3 лет с диагнозом БЛД (мальчики составили 55,5%, девочки – 44,5%), наблюдавшиеся в клинике НИИ ОМиД. Контрольную группу составили 16 практически здоровых детей, сопоставимых по гестационному возрасту, массе тела при рождении с детьми основной группы, наблюдавшихся в рамках выполнения темы НИР и у которых отсутствовала бронхолегочная патология. Дизайн исследования одобрен решением Локального этического комитета института (Протокол № 7 от 03.11.2021). Получено информированное согласие родителей всех детей на участие в исследовании.
Так как исследования проводились до 2024 г., верификация диагноза производилась на основании действующих на тот момент клинических рекомендаций , . По степени тяжести БЛД дети наблюдаемой группы были распределены следующим образом: легкое течение – 16 детей (20%), среднетяжелое течение – 50 детей (62%), тяжелое течение – 15 детей (18%).
Оценка акустических параметров дыхательной волны на выдохе проводилась с помощью диагностического комплекса КБФГ, в состав которого входит аппаратный комплекс Pattern (Россия), датчик с загубником, персональный компьютер со встроенным аналого-цифровым преобразователем и программным обеспечением PatternMAK. Сканирование респираторного цикла производили в частотном диапазоне от 200 Гц до 12600 Гц. Определяли меры центральной тенденции (показывающие наиболее типичное значение для данной выборки) – Ме (медиана) и рассеяния (отражающие разброс значений признака в выборке) – размах (разность максимального и минимального значений признака, в частности, интерквантильный размах или интервал, т.е. значение 25 и 75 процентилей). С целью исключения маскирующего влияния низкочастотных кардиальных шумов (до 200 Гц) в наборе предусмотрен специальный отсекающий низкочастотный фильтр. С помощью прибора оценивали интенсивность (спектральная плотность) акустического феномена дыхания по показателю АКРД, связанного с усилением турбулентности воздушных потоков по респираторному тракту (акустический эквивалент работы дыхания) и рассчитывается как площадь под кривой на бронхофонограмме во временной области в микроджоулях (мкДж). АКРД определяется в различных частотных диапазонах: АКРД (0,2–1,2 кГц) – «нулевой» или базовый диапазон, АКРД (1,21–5,0 кГц) – среднечастотный диапазон; АКРД (5,01–12,6 кГц) – высокочастотный диапазон . Для статистической обработки данных использовалась программа Microsoft Excel.
3. Основные результаты
Анализ КБФГ показал, что у детей с клиническими симптомами бронхиальной обструкции регистрировались значимые амплитуды спектральной мощности в диапазоне свыше 5 кГц. Показатели акустической работы органов дыхания у детей с тяжелым течением заболевания составляли от 4,007 до 8,708 мкДж.
Исследование акустических параметров в режиме спокойного дыхания позволило установить, что при наличии патологии органов дыхания показатели АКРД возрастают в несколько раз по сравнению с группой контроля. Выявлены различия по показателям АКРД1 (р<0,001), АКРД2 (<0,001) и АКРД3 (<0,001), то есть по всему спектру в целом и его среднечастотной части у детей с БЛД в период обострения в сравнении со здоровыми детьми, сопоставимыми по полу и возрасту (таблица 1).
Таблица 1 - Показатели акустического компонента работы дыхания (АКРД) у детей с БЛД в период обострения
АКРД, мкДЖ | БЛД1 Me [Ql; QU] | Контроль2 Me [Ql; QU] |
АКРД 1 (0,2-1,2 кГц) | 1,18 [1,04; 1,21]* | 0,23 [0,19; 0,27] |
АКРД 2 (1,2-5,0 кГц) | 3,28 [ 2,97; 4,17]* | 0,082 [0,014; 0,179 ] |
АКРД 3 (5,01-12,6 кГц) | 6,07 [5,11; 8,71]* | 0,018 [0,09; 0,036] |
Примечание: достоверность * - p<0,001 по отношению к группе «контроль»; M±m; 1 - n=81; 2 - n=16
Из данных таблицы видно, что у детей в периоде обострения БЛД выявляется повышение акустического компонента работы дыхания особенно выраженное в высокочастотном спектре, что характерно для вентиляционных нарушений по обструктивному типу
Для иллюстрации вышеизложенного приводим клинический пример исследования АКРД: Ребенок Б., 2 года. Наблюдается в клинике НИИОМИД с диагнозом: Бронхолегочная дисплазия, средней степени тяжести. Врожденный стридор. Дискинезия трахеобронхиального дерева. Жалобы при поступлении на ежедневные кашлевые эпизоды, усиливающиеся при ОРВИ, повторные обструкции.
Исследование акустических параметров у данного ребенка показало наличие выраженных колебаний в среднечастотном и в высокочастотном диапазонах по сравнению с показателями ребенка из группы контроля, соответствующего возраста и пола, у которого отсутствовала бронхолегочная патология (рисунок 1, 2).
Рисунок 1 - Сравнение паттернов дыхания здорового (паттерн 1) и больного с БЛД в периоде обострения (паттерн 2) в возрасте 2-х лет, среднечастотный диапазон 1,2-5 мкДж.
Рисунок 2 - Сравнение паттернов дыхания здорового (паттерн 1) и больного с БЛД в периоде обострения (паттерн 2) в возрасте 2-х лет в высокочастотном диапазоне 5,01–12,6 мкДж
4. Обсуждение
В настоящее время в педиатрической практике часто приходится сталкиваться со сложностями диагностики заболеваний бронхолегочной системы. Компьютерная бронхофонография способна выявлять признаки бронхиальной обструкции у детей любого возраста, в том числе у новорожденных, что является одним из основных преимуществ метода . Попытки диагностики медицинских проблем у новорождённых с помощью анализа акустических звуков предпринимаются исследователями разных стран . На сегодня базовыми при исследовании функции дыхания являются спирометрические методы, однако в последние годы в респираторной диагностике начал активно применяться компьютерный анализ дыхательных звуков при бронхиальной астме . Имеются данные по использованию неинвазивного диагностического метода КБФГ для выявления обструктивных нарушений функции внешнего дыхания при БА и ХОБЛ , . Павлинова Е.Б. и др. предлагают использование бронхофонографии у недоношенных новорожденных с респираторным дистресс-синдромом для прогнозирования БЛД, что является достаточно перспективным методом .
5. Заключение
Таким образом, метод КБФГ может широко применяться при обследовании детей с первых дней жизни, так как процедура проводится при спокойном дыхании ребенка и не требует активных действий пациента. Выявленные по данным бронхофонографического исследования изменения в высокочастотном спектре позволяют объективно регистрировать наличие бронхиальной обструкции на ранних этапах (до возникновения клинических проявлений), оценить ее тяжесть, эффективность проводимой терапии, а также осуществлять динамическое наблюдение за детьми с БЛД.